北京理工大學(xué)團(tuán)隊在柔性醫(yī)療電子領(lǐng)域取得重要進(jìn)展
發(fā)布日期：2026-04-17 供稿：集成電路與電子學(xué)院 攝影：集成電路與電子學(xué)院
編輯：李曉雨 審核：薛正輝 閱讀次數(shù)：
近日，北京理工大學(xué)集成電路與電子學(xué)院柔性電子器件與智造研究所沈國震教授團(tuán)隊在國際知名期刊《Science Advances》上發(fā)表題為“Bioresorbable acoustic patch for simultaneous sealing and early detection of gastric leakage”的研究論文。該研究首次將酸響應(yīng)聲學(xué)水凝膠與可穿戴柔性超聲陣列相結(jié)合，實現(xiàn)了術(shù)后吻合口漏的無線、無創(chuàng)、持續(xù)監(jiān)測與主動封堵，為胃外科術(shù)后管理提供了全新范式。
胃癌、潰瘍或減重手術(shù)后，吻合口漏是危及患者生命的嚴(yán)重并發(fā)癥?，F(xiàn)有診斷手段（如CT、內(nèi)鏡）存在輻射暴露、延遲診斷或需二次手術(shù)等問題，且缺乏主動干預(yù)能力。如何在術(shù)后早期、無創(chuàng)、持續(xù)地監(jiān)測泄漏并同步封堵缺損，一直是外科與生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。
針對這一難題，團(tuán)隊設(shè)計了一種由明膠甲基丙烯酸酯（GelMA）、海藻酸鈉（SA）和碳酸鈣納米顆粒（CaCO? NPs）組成的水凝膠（GCS）。手術(shù)時，將預(yù)凝膠溶液涂覆于吻合口，紫外光照射20秒即可原位固化，形成密封層。一旦胃酸滲漏，水凝膠中的碳酸鈣迅速與酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳（CO?）微泡，同時釋放的鈣離子觸發(fā)海藻酸鈉二次交聯(lián)，形成更致密的雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（GCS-A）。這一過程實現(xiàn)了兩大核心功能：封堵效果增強與聲學(xué)指示。二次交聯(lián)使水凝膠的楊氏模量提升約2.38倍，粘附強度達(dá)21.7 kPa，在離體豬胃漏模型中，24小時內(nèi)泄漏量小于0.6克，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)材料（>8.8克）；此外，原位生成的CO?微泡具有顯著的聲阻抗差異，其非線性振動可將超聲回波的二次諧波信號能量提升32倍，使泄漏部位在B超和超寬頻非線性（UWN）對比成像中清晰可見。此外，該水凝膠具有良好的生物可吸收性，胃壁植入實驗顯示，水凝膠在4周內(nèi)基本降解，且能促進(jìn)傷口愈合（CD31和α-SMA表達(dá)顯著上調(diào)）。
為實現(xiàn)術(shù)后便捷監(jiān)測，團(tuán)隊同時研發(fā)了一款4×4可獨立尋址的可穿戴超聲陣列，厚度僅1.28毫米，可像創(chuàng)可貼一樣貼附于體表。通過比較16個通道的信號變化，系統(tǒng)能夠生成二維熱力圖，精確定位泄漏點（空間分辨率約4毫米），并實時追蹤泄漏范圍的擴展。動物實驗證實，在大鼠胃穿孔模型中，系統(tǒng)可于術(shù)后檢測到泄漏信號的持續(xù)增高，并連續(xù)追蹤24小時。
該研究由北京理工大學(xué)獨立完成，通訊作者為沈國震教授和劉志榮副教授，第一作者為集成電路與電子學(xué)院博士研究生胡峻豪。
論文詳情：Junhao Hu, Jiaqiang Xu, Haodong Meng, Kangdi Guan, Yutong Li, Zhirong Liu* and Guozhen Shen*. Bioresorbable acoustic patch for simultaneous sealing and early detection of gastric leakage. Science Advances, 2026, 12(16), aec6857. DOI:10.1126/sciadv.aec6857
論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aec6857
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